Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu nền SIW để nâng cao chất lượng của các phần tử siêu cao tần trong đài ra đa.

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ TRẦN THỊ TRÂM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU NỀN SIW ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG MỘT SỐ PHẦN TỬ SIÊU CAO TẦN TRONG ĐÀI RA ĐA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI-2023 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHỊNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ QUÂN SỰ TRẦN THỊ TRÂM NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU NỀN SIW ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG MỘT SỐ PHẦN TỬ SIÊU CAO TẦN TRONG ĐÀI RA ĐA Ngành: Kỹ thuật Ra đa dẫn đường Mã số: 52 02 04 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Lê Vĩnh Hà TS Dƣơng Tuấn Việt HÀ NỘI- 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn tập thể giáo viên hướng dẫn Các số liệu, kết nghiên cứu luận án hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác, liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ Tác giả luận án Trần Thị Trâm ii LỜI CẢM ƠN Luận án thực Viện Khoa học Công nghệ qn sự/Bộ Quốc phịng Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Lê Vĩnh Hà, TS Dương Tuấn Việt, thầy có định hướng, tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức khoa học, giúp đỡ kiểm tra đánh giá kết suốt q trình nghiên cứu hồn thiện luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Thủ trưởng Viện Khoa học Cơng nghệ qn sự, Phịng Đào tạo, Viện Ra đa tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực luận án Xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Viện Ra đa, Viện Khoa học Công nghệ quân sự, Học viện Kỹ thuật quân sự, Đại học Công nghệ, Đại học Bách khoa Hà Nội nhà khoa học, chuyên gia cho tơi lời khun, ý kiến đóng góp q báu Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp cho điểm tựa vững chắc, động viên lớn lao giúp tơi hồn thành luận án Tác giả luận án Trần Thị Trâm iii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG .ix MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU NỀN 1.1 Tổng quan công nghệ vật liệu .8 1.1.1 Giới thiệu chung công nghệ vật liệu 1.1.2 Công nghệ dải chắn điện từ EBG 1.1.3 Công nghệ cấu trúc mặt đế khuyết DGS 13 1.1.4 Công nghệ ống dẫn sóng tích hợp vật liệu SIW .16 1.2 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng phần tử siêu cao tần ứng dụng công nghệ SIW 22 1.2.1 Tổn hao SIW 22 1.2.2 Công nghệ chế tạo cho phần tử SIW 25 1.2.3 Kích thước băng thông cấu trúc SIW 25 1.3 Một số kỹ thuật sử dụng luận án 30 1.3.1 Nguyên lý gây nhiễu hốc cộng hưởng [32] .30 1.3.2 Nguyên lý di pha thực SIW 32 1.3.3 Nguyên lý dao động VCO .34 1.4 Tổng hợp, đánh giá khái quát nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu 35 1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 35 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 38 1.5 Định hướng nghiên cứu 38 1.6 Kết luận Chương 39 Chương NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SIW ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CÁC PHẦN TỬ SIÊU CAO TẦN .40 iv 2.1 Đề xuất lọc HMSIW có suy hao kích thước nhỏ, độ chọn lọc cao 41 2.1.1 Cơ sở lý thuyết đề xuất lọc thông dải HMSIW 41 2.1.2 Bộ lọc thơng dải HMSIW có suy hao kích thước nhỏ, độ chọn lọc cao 44 2.1.3 Thiết kế, mô thực lọc HMSIW băng S .46 2.1.4 Đánh giá chất lượng lọc thông dải HMSIW băng tần S 53 2.2 Giải pháp nâng cao chất lượng di pha sử dụng cấu trúc SIW chữ nhật lớp có tổn hao nhỏ, băng thơng rộng mức di pha điều chỉnh điện tử .55 2.2.1 Cơ sở lý thuyết đề xuất di pha SIW chữ nhật lớp 55 2.2.2 Bộ di pha sử dụng cấu trúc SIW chữ nhật lớp 56 2.2.3 Thiết kế, mô thực di pha SIW lớp 61 2.2.4 Đánh giá chất lượng di pha SIW chữ nhật lớp 68 2.3 Giải pháp thiết kế VCO tạp pha nhỏ băng tần X sử dụng cộng hưởng SIW gây nhiễu chế độ kép .70 2.3.1 Cơ sở lý thuyết giải pháp VCO tạp pha nhỏ băng tần X sử dụng cộng hưởng SIW gây nhiễu chế độ kép 70 2.3.2 Bộ VCO tạp pha nhỏ băng tần X sử dụng cộng hưởng SIW gây nhiễu chế độ kép 73 2.3.3 Thực VCO tạp pha nhỏ băng tần X sử dụng cộng hưởng chế độ gây nhiễu kép 79 2.3.4 Đánh giá chất lượng VCO 85 2.4 Kết luận chương 87 Chương ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỘ LỌC .88 THÔNG DẢI SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ SIW KẾT HỢP VỚI CÔNG NGHỆ EBG VÀ DGS 88 3.1 Cơ sở lý thuyết giải pháp kết hợp công nghệ SIW với công nghệ EBG DGS cho lọc thông dải 89 v 3.2 Thiết kế, mô thực lọc SIW-CPW băng tần C .97 3.2.1 Thiết kế mô lọc SIW-CPW băng tần C 97 3.2.2 Thực đánh giá chất lượng lọc thông dải SIW-CPW băng tần C 102 3.3 Thiết kế, mô thực lọc SIW-CPW băng tần X 105 3.3.1 Thiết kế mô lọc SIW-CPW băng tần X 105 3.3.2 Thực đánh giá chất lượng lọc thông dải SIW-CPW băng tần X .108 3.4 Kết luận chương 111 KẾT LUẬN 112 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT d Đường kính lỗ khoan [mm] f Tần số cộng hưởng [GHz] fc Tần số cắt [GHz] h Chiều dày vật liệu [mm] r Bán kính SIW hình trịn [mm] s Khoảng cách lỗ kim khoan liền kề [mm] W Chiều rộng SIW [mm] Weff Chiều rộng DFW [mm] Z Trở kháng []  Hệ số suy giảm Hằng số lan truyền  Hằng số lan truyền phức Hằng số điện môi εr Hằng số điện mơi tương đối Tần số góc [GHz] Bước sóng dẫn vật liệu điện môi [mm]  Độ từ thấm r Độ từ thấm tương đối  Tần số góc [GHz] 𝜏𝑑 Độ trễ nhóm [ns] ADC Mạch chuyển đổi tương tự - số (Analog-to-Digital Converter) ADS Hệ thống thiết kế tiên tiến (Advanced Design System) ATT Suy giảm (Attenuation) BPF Bộ lọc thông dải (Band Pass Filter) CIL Bộ mạch vòng (Circulator) vi CSRR Bộ cộng hưởng vòng khe hở bổ sung (Complementary Split Ring Resonator) CPW Ống dẫn sóng đồng phẳng (Coplanar Waveguide) CST Cơng nghệ mơ máy tính (Computer Simulation Technology) DCA Mạch chuyển đổi số-tương tự (Analog-to-Digital Converter) DFW Ống dẫn sóng lấp đầy điện môi (Dielectric Fill Wave Guide) DGS Cấu trúc mặt đế khuyết (Defected Ground Structure) DMCC Hốc cộng hưởng tròn chế độ kép (Dual-Mode Circular Cavity) DSP Bộ xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processor ) FPGA Mạch tích hợp lập trình cỡ lớn (Field Programmable Gate Array) EBG Dải chắn điện từ trường (Electromagnetic Band Gap) FOM Hệ số tạp (Figure of Merit) HFSS Mô cấu trúc tần số cao (High Frequency Structure Simulator) HMSIW Ống dẫn sóng tích hợp vật liệu nửa chế độ (Haft Mode Substrated Integrated Waveguide) LNA Bộ khuếch đại tạp thấp (Low Noise Amplifier) LTCC Gốm nhiệt độ nóng chảy thấp (Low Temperature Co-fired Ceramic) MIMO Nhiều đầu vào nhiều đầu (Multiple Input Multiple Output) PA Bộ khuếch đại công suất (Power Amplifier) PCB Bảng mạch in (Printed Circuit Board) SIFW Ống dẫn sóng tích hợp vật liệu dạng gấp (Substrate Integrated Folded Waveguide) SIW Ống dẫn sóng tích hợp vật liệu (Substrate Integrated Waveguide) vi SRR Bộ cộng hưởng vòng khe hở (Split Ring Resonator) TE Điện trường ngang (Transverse Electric) TM Từ trường ngang (Transverse Magnetic) TZ Điểm không đường truyền (Transmission Zero) UC Đồng phẳng nhỏ gọn (Uniplanar Compact) VCO Bộ dao động điều khiển điện áp (Votlage Control Osilator) WG Ống dẫn sóng (Wave Guide)